Další pokračování článku regulované pohony s měniči frekivence. Elektromagnetická kompatibilita, diodové usměrňovače, usměrňovač s IGBT prvky, zatížitelnost motoru napájeného měničem frekvence.

Elektromagnetická kompatibilita

Elektomagnetická kompatibilita zařízení zjednodušeně znamená, že zařízení smí generovat jen tak vysoké úrovně rušivých signálů, aby neovlivňovalo jiné zařízení a současně musí mít takovou imunitu, aby nebylo těmito zařízeními samo rušeno. Toto je velmi přísně stanoveno Evropskými normami (EN), platnými jako ČSN EN v nezměněné formě i u nás. Výrobky (frekvenční měniče) těmto normám musí vyhovovat, platí pro ně produktová norma ČSN EN 61 800-3. Jelikož však jsou součástí větších zařízení, je bezpodmínečně nutné dodržovat návody k instalaci. Frekvenční měniče jakožto přístroje s nelineárními polovodičovými prvky by mohly být zdrojem rušení.

Pro nás je důležité, že se rozlišují dva typy prostředí: průmyslové a obytné zóny. Hodnoty rušivých signálů pro obytné zóny jsou přísnější a jejich splnění se dosahuje zabudovanými odrušovacími filtry, vlastním provedením frekvenčního měniče frekvence a použitím stíněného silového kabelu k motoru vč. jeho správného připojení.

Výše uvedené odstavce se týkaly vysokofrekvenčního radiového rušení. Měniče frekvence však ze sítě odebírají nikoli sinusový proud, ale proud blížící se obdélníkovému. U malých výkonů to obvykle nevadí, avšak např. u pohonů od cca 400 a 500 kW se provádějí opatření ke snížení vlivu měniče na napájecí síť. Měniče frekvence přinášejí generování harmonických, což vede k přídavným ztrátám v transformátorech, kabelech i v motorech a způsobuje snižování kvality elektřiny v napájecích sítích. Snahou předních světových výrobců je emise harmonických potlačit přímo v jejich zdroji. Generované proudové harmonické lze ovlivnit vhodnou konstrukcí měniče, kdy zejména pro vyšší výkony volíme vícepulsní zapojení vstupního usměrňovače případně měnič s aktivními prvky v usměrňovači. Dalším významným konstrukčním prvkem ovlivňujícím harmonické jsou použité tlumivky, a to buď na střídavé straně (AC) nebo ve stejnosměrném meziobvodu (DC). Stejnosměrná tlumivka může být menší a bývá levnější pro pohony menších výkonů. Střídavá tlumivka lépe potlačuje napěťové špičky ze sítě, bývá levnější pro pohony větších výkonů.

Následující tabulka přibližuje důsledky působení některých modifikací pohonu.

Tabulka 1 Vliv modifikací pohonu

Obr. 11 Dimenzování pohonu pro konstantní zátěžný moment

Diodové usměrňovače

Nejrozšířenějším typem usměrňovače je 6-ti pulsní diodový můstek ve spojení s kondenzátorem ve ss meziobvodu a indukčností, která je buď na straně stejnosměrné nebo střídavé, případně je zcela vynechána. 6-ti pulsní usměrňovač je jednoduché a levné řešení, ale je zdrojem velkého množství harmonických, zejména 5., 7., a 11.

Použijeme-li usměrňovač 12-ti pulsní tvořený dvěma 6-ti pulsními usměrňovači zapojenými paralelně, je pak napájecí transformátor třívinuťový, případně lze použít dva dvouvinuťové transformátory, v obou případech s hodinovým úhlem posunutým o 30°. Výhodou tohoto uspořádání je, že na straně zdroje jsou některé harmonické v protifázi, a tudíž se vzájemně eliminují. V tomto spojení se výrazněji uplatňuje pouze harmonická jedenáctá a třináctá. O variantě měniče s 12-ti pulsním usměrňovačem obvykle uvažujeme cca od výkonu nad 500 kW. Paralením spojením dvou dvanáctipulsních usměrňovačů napájených ze dvou třívinuťových transformátorů získáme 24 pulsní usměrňovač. V tomto případě jsou nízké harmonické téměř eliminovány. Další varianty jsou pak zapojení 18-ti pulsní nebo 36-ti pulsní.

Usměrňovače s IGBT prvky

Řízením usměrňovače se spínacími prvky IGBT získáme možnost rekuperace, ale navíc i možnost regulovat napětí ve ss meziobvodu a účiník. Napájecí proud je téměř sinusový. Variantou měničů rekuperačních, s IGBT prvky v usměrňovači, jsou měniče s nízkými emisemi harmonických (Low Harmonic Drive), který se vyznačojí nízkým obsahem harmonických, ale nemají schopnost rekuperace či brzdění. Oproti jiným řešením než rekuperačním měničem je výsledkem velice kompaktní produkt, který nevyžaduje transformátor s více vinutími, filtry nebo další prvky pro potlačení harmonických. Low harmonic drive i rekuperační měniče frekvence s IGBT prvky v usměrňovači navíc přináší možnost kompenzace jalového výkonu, a to na základě pevného řízení kVAR nebo pevného řízení cosfi, pomocí zadání reference Q prostřednictvím analogového vstupu nebo prostřednictvím fieldbusu.

Zatížitelnost motoru napájeného měničem frekvence

Při správném dimenzování regulovaného pohonu s měniči frekvence je vždy nutno vycházet z charakteru zátěže (kvadratický zátěžný moment či konstatní zátěžný moment), z požadovaného rozsahu regulace otáček, z požadovaného přetížení a pracovního cyklu. Při regulaci otáček směrem dolů dovolený moment motoru klesá hlavně kvůli zrátě výkonu jeho vlastního ventilátoru. Použije-li se cizí chlazení, je pokles méně výrazný. Nad jmenovitou rychlostí motoru zase dochází k odbuzování (nedostatečné magnetické pole) a moment hyperbolicky klesá (Obr.12). Vždy je proto potřeba kontrolovat i maximální možný rozsah regulace otáček. Je třeba také vzít v úvahu přídavné ztráty v motoru způsobené napájením z měniče frekvence a možné působení ložiskových proudů. Od určitých výkonů a od předepsaných napěťových hladin proto vybavujeme jak motor tak měnič potřebným vybavením jako jsou: zesílená izolace vinutí, izolované ložisko na N-konci, du/dt filtry nebo filtry souhlasného napětí.

Obr. 12 Vzdálená diagnostika

Předchozí část článku:

Regulované pohony s měniči frekvence (1. část)

Regulované pohony s měniči frekvence (2. část)

Pokračování:

Regulované pohony s měniči frekvence (4. část)

ABB s.r.o

Sokolovská 84-86
186 00 Praha 8
tel.: +420 234 322 111
fax: +420 234 322 113
www.abb.cz